線虫C.elegansの神経機能の分子生物学解析―遺伝子からニューロン・神経回路を経て行動まで―

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09480190
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 桂 勲 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (00107690)
• 研究分担者: 石原 健 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 助手 (10249948)
• キーワード: 行動 / 分子生物学 / 線虫C.elegans / 走化性 / 順応 / 連合学習 / 変異体 / 感覚繊毛

研究概要

本研究は、線虫C.elegansの変異体を用い、分子生物学的手法により行動の遺伝的基盤を解明することを目的として行われた。(a)フッ素イオン耐性・成長速度・脱糞周期・感覚情報処理に関わるクラス 1 flr遺伝子群はイオンチャネル、蛋白質キナーゼ、キナーゼ様分子をコードするが、腸で働き神経機能を含む食物関連の多様な機能の制御を行う系を構成することがわかった。この制御系の下流にあるflr-2遺伝子は神経で発現する分泌蛋白質をコードする。(b)合成dauer構成性変異により同定されたsdf-13遺伝子は哺乳類Tbx2のホモログの転写因子をコードし、一部の匂い物質に対する走化性の順応にも必要なことがわかった。(c)匂い物質への走化性よりも銅イオンの忌避を優先すut236変異の原因遺伝子は、LDLaドメインをもつ分泌蛋白質をコードし、連合学習にも関係する。また、ut235変異体では、飢餓により銅イオンの忌避反応が弱くなる反応に異常があった。(d)感覚繊毛の伸長にかかわるche-2遺伝子をクローニングしたところ、感覚繊毛に局剤しWD40リピートをもつ新規の蛋白質をコードしていた。このクローンを用いて特定の感覚神経の機能のみを回復したり好みの発生段階で回復したりする系を作ったところ、感覚繊毛の動的な性質が明かになった。これらの研究により、分子生物学的手法を用いて行動を分子レベル・細胞レベルで解析し、新たな発見ができることが示された。

研究成果

• [文献書誌] M. Take-uchi et al.: "An ion channel of the degenerin/epithelial sodium channel superfamily controls the defecation rhythm in Caenorhabditis elegans"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95. 11775-11780 (1998)
• [文献書誌] M. Fujiwara et al.: "A novel WD40 protein, CHE-2, acts cell-autonomously in the formation of C. elegans sensory cilia"Development. 126. 4839-4848 (1999)
• [文献書誌] T. Takanami et al.: "Characterization of a Caenorhabditis elegans recA-like gene Ce-rch-1 involved in meiotic recombination"DNA Research. 5. 373-377 (1998)
• [文献書誌] A. R. Winnier et al.: "UNC-4/UNC-37-dependent repression of moter neuron-specific genes controls synaptic choice in Caenorhabditis elegans"Genes & Development. 13. 2774-2786 (1999)
• [文献書誌] T. Okuda et al.: "Identification andcharacterization of the high-affinity choline transporter"Nature Neuroscience. 3. 120-125 (2000)